JP3280399B2 - Electrodeless lamp - Google Patents

Electrodeless lamp

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JP3280399B2
JP3280399B2 JP20309191A JP20309191A JP3280399B2 JP 3280399 B2 JP3280399 B2 JP 3280399B2 JP 20309191 A JP20309191 A JP 20309191A JP 20309191 A JP20309191 A JP 20309191A JP 3280399 B2 JP3280399 B2 JP 3280399B2
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成伍 和田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、放電ガスを封入した透
光性材料よりなるバルブの内部に電極を持たず、バルブ
の外部から放電ガスに対して高周波磁界を作用させるこ
とによって、放電ガスを励起発光させるようにした無電
極放電灯に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge gas by applying a high-frequency magnetic field to the discharge gas from outside the bulb without having electrodes inside the bulb made of a light-transmitting material filled with the discharge gas. The present invention relates to an electrodeless discharge lamp that emits excited light.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、バルブ内に封入した放電ガス
に高周波磁界を作用させることによって、放電ガスを励
起して発光させるようにした無電極放電ランプが知られ
ている。この種の無電極放電ランプは、小型、高出力、
長寿命などの特長を有しているものであるから、各所で
研究開発がなされ、高出力点光源などとして種々の利用
が考えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrodeless discharge lamp has been known in which a high-frequency magnetic field acts on a discharge gas sealed in a bulb to excite the discharge gas to emit light. This kind of electrodeless discharge lamp is small, high power,
Since it has features such as a long life, research and development have been conducted in various places, and various uses as a high-output point light source and the like have been considered.

【0003】無電極放電ランプとしては、図4に示すよ
うに、誘導コイル2を囲む形の電球形のバルブ1を備
え、誘導コイル2に対して高周波電流を通電し、バルブ
1の中に封入された放電ガスに高周波磁界を作用させる
ことによって、放電ガスを励起し発光させるものがある
(特開昭57−78766号公報)。放電ガスとして
は、水銀蒸気を含むものが用いられ、水銀蒸気の励起に
よって発光するようになっている。
As shown in FIG. 4, an electrodeless discharge lamp is provided with a bulb-shaped bulb 1 surrounding an induction coil 2, and a high-frequency current is applied to the induction coil 2 to be enclosed in the bulb 1. There is one in which a high-frequency magnetic field is applied to the discharged discharge gas to excite the discharge gas to emit light (Japanese Patent Laid-Open No. 57-78766). As the discharge gas, a gas containing mercury vapor is used, and emits light by excitation of the mercury vapor.

【0004】ところで、誘導コイル2として用いられて
いる空心コイルの周囲に形成される磁界は、誘導コイル
2の内側でもっとも強くなるが、上記構成では、誘導コ
イル2の内側の高周波磁界を放電ガスに作用させていな
いものであるから、効率が低いという問題がある。これ
に対して、図5に示すように、球状のバルブ1を備え、
バルブ1の外周に巻線を巻回した誘導コイル2を備え、
高周波電源4から誘導コイル2に高周波電流を通電する
無電極放電灯が考えられている。この構成では、誘導コ
イル2の内側で放電ガスに高周波磁界を作用させている
から、図4の構成に比較すれば、効率が高くなるのであ
る。
By the way, the magnetic field formed around the air-core coil used as the induction coil 2 is strongest inside the induction coil 2, but in the above configuration, the high-frequency magnetic field inside the induction coil 2 is changed to the discharge gas. Therefore, there is a problem that the efficiency is low. On the other hand, as shown in FIG.
An induction coil 2 having a winding wound around the outer periphery of the valve 1;
An electrodeless discharge lamp in which a high-frequency current flows from the high-frequency power supply 4 to the induction coil 2 has been considered. In this configuration, since a high-frequency magnetic field is applied to the discharge gas inside the induction coil 2, the efficiency is higher as compared with the configuration in FIG.

【0005】これらの無電極放電ランプの放電ガスに
は、水銀蒸気等の発光物質と希ガスとの混合気体が一般
に用いられている。発光物質を含む放電ガスを用いる
と、初期始動は比較的容易になるが、再始動は困難であ
るという問題がある。また、温度の上昇(とくに点灯
時)において、発光物質の蒸気圧が指数関数的に変化す
るから、誘導コイル2に高周波電流を通電するための高
周波電源との整合がとりにくく、整合がとれなくなると
立ち消えするという問題が生じる。一方、放電ガスに発
光物質を含めなければ、整合はとりやすくなるが、初期
始動が困難になる。誘導コイルに高電圧を印加すれば、
強制的に始動させることは可能であるが、高電圧を出力
できる高周波電源が必要になり、点灯回路としての高周
波電源が大型化するという問題が生じる。すなわち、無
電極放電ランプと高周波電源とを含む無電極放電灯が大
型化することになる。
As a discharge gas of these electrodeless discharge lamps, a mixed gas of a luminescent substance such as mercury vapor and a rare gas is generally used. When a discharge gas containing a luminescent substance is used, there is a problem that initial startup is relatively easy, but restart is difficult. Further, when the temperature rises (especially during lighting), since the vapor pressure of the luminescent substance changes exponentially, it is difficult to match with a high-frequency power supply for supplying a high-frequency current to the induction coil 2 and the matching cannot be achieved. And a problem of disappearing. On the other hand, if the discharge gas does not include a luminescent substance, the alignment becomes easier, but the initial startup becomes difficult. If a high voltage is applied to the induction coil,
Although it is possible to start forcibly, a high-frequency power supply capable of outputting a high voltage is required, which causes a problem that the high-frequency power supply as a lighting circuit becomes large. That is, an electrodeless discharge lamp including an electrodeless discharge lamp and a high-frequency power supply is increased in size.

【0006】上述したような問題を解決するために、図
6に示すように、バルブ1の外周に誘導コイル2の巻線
を巻回して、高周波磁界を放電ガスに効率よく作用さ
せ、しかも、誘導コイル2の軸方向におけるバルブ1の
両側に、互いに対向する一対の補助電極3を配置するこ
とによって、発光物質を含まない放電ガスでも始動が比
較的容易になるようにした無電極放電ランプが提案され
ている(米国特許第4,894,589号、米国特許第
4,902,937号)。この無電極放電ランプでは、
誘導コイル2への高周波電流の通電に先立って、両補助
電極3の間に高周波電圧を印加することによって予備放
電が行われるようにし、予備放電が生じた状態で誘導コ
イル2に高周波電流を通電することによって、始動を容
易にしようとするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIG. 6, a winding of an induction coil 2 is wound around the outer periphery of a bulb 1 to make a high-frequency magnetic field act on a discharge gas efficiently. By disposing a pair of auxiliary electrodes 3 facing each other on both sides of the bulb 1 in the axial direction of the induction coil 2, an electrodeless discharge lamp that is relatively easy to start even with a discharge gas containing no luminescent substance is provided. It has been proposed (U.S. Pat. No. 4,894,589, U.S. Pat. No. 4,902,937). In this electrodeless discharge lamp,
Prior to the application of the high-frequency current to the induction coil 2, a high-frequency voltage is applied between the auxiliary electrodes 3 so that the preliminary discharge is performed, and the high-frequency current is applied to the induction coil 2 when the preliminary discharge occurs. By doing so, it is intended to facilitate starting.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導コイル
2に高周波電流を通電して点灯させたときには、高周波
磁界によりバルブ1の中に回転電界が生じるのであっ
て、この回転電界に沿って放電プラズマが走るものであ
る。回転電界は磁束に直交する平面内で生じるから、点
灯時には、誘導コイル2の巻線の巻回方向に沿うように
放電プラズマが走ることになる。一方、補助電極3の間
で生じる予備放電は、回転電界に対して直交する方向に
生じるものであって、両端が補助電極3によって拘束さ
れているものであるから、予備放電の状態から回転電界
に沿って放電プラズマが走る状態に移行させるために
は、比較的大きなエネルギーを必要とするという問題が
ある。すなわち、一対の補助電極3を設けても、始動は
あまり容易にはならないという問題がある。
When the induction coil 2 is lit by supplying a high-frequency current to the induction coil 2, a rotating electric field is generated in the bulb 1 by the high-frequency magnetic field. Is what runs. Since the rotating electric field is generated in a plane orthogonal to the magnetic flux, at the time of lighting, the discharge plasma runs along the winding direction of the winding of the induction coil 2. On the other hand, the preliminary discharge generated between the auxiliary electrodes 3 is generated in a direction orthogonal to the rotating electric field, and both ends are restricted by the auxiliary electrodes 3. There is a problem that relatively large energy is required in order to shift to a state in which the discharge plasma runs along. That is, even if the pair of auxiliary electrodes 3 are provided, there is a problem that starting is not so easy.

【0008】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、始動が容易であって大型の高周波電源を必要
としない、比較的コンパクトに形成できる無電極放電灯
を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp which is easy to start and does not require a large high-frequency power source and which can be formed relatively compactly. It is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、上
記目的を達成するために、放電ガスを封入した透光性材
料よりなるバルブの外周に巻線を巻回した誘導コイルに
第1の高周波電源より高周波電流を通電し、バルブ内に
封入された放電ガスに高周波磁界を作用させることによ
って放電ガスを励起発光させる無電極放電灯において、
第2の高周波電源より高周波電圧が印加されてバルブ内
にひも状の予備放電を生じさせることができる単極の補
助電極が、バルブの外壁面付近であってバルブ内の空間
に静電結合する位置に設けられ、第1の高周波電源と第
2の高周波電源とは各別に設けられていて、第2の高周
波電源は、補助電極への印加電圧の大地に対する振幅値
が十分に大きくなるように出力電圧が設定され、インダ
クタとコンデンサとを並列接続した並列共振回路を出力
回路として備え、インダクタのインダクタンス成分が十
分に大きくなるように並列共振回路の定数が設定されて
いるのである。
According to the first aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the first induction coil is formed by winding a coil around an outer periphery of a bulb made of a light transmitting material in which a discharge gas is sealed. In an electrodeless discharge lamp, a high-frequency current is supplied from a high-frequency power source, and a high-frequency magnetic field is applied to the discharge gas sealed in the bulb to excite and emit the discharge gas.
A single-pole auxiliary electrode, to which a high-frequency voltage is applied from the second high-frequency power supply to generate a string-shaped preliminary discharge in the bulb, is electrostatically coupled to a space in the bulb near the outer wall surface of the bulb. The first high-frequency power supply and the second high-frequency power supply are provided separately from each other, and the second high-frequency power supply is configured such that the amplitude value of the voltage applied to the auxiliary electrode with respect to the ground is sufficiently large. The output voltage is set and the
Output a parallel resonant circuit in which the inductor and capacitor are connected in parallel
Provided as a circuit, the inductance component of the inductor is sufficient
That is, the constant of the parallel resonance circuit is set so as to increase in minutes .

【0010】請求項2の発明では、第2の高周波電源
、第1の高周波電源よりも出力周波数を高く設定して
いる。
According to the second aspect of the present invention, the output frequency of the second high frequency power supply is set higher than that of the first high frequency power supply.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の構成によれば、高周波電圧が印加さ
れてバルブ内にひも状の予備放電を生じさせることがで
きる単極の補助電極を、バルブの外壁面付近であってバ
ルブ内の空間に静電結合する位置に設けているので、誘
導コイルに高周波電流を通電して放電ガスを励起発光さ
せるのに先立って、補助電極によって予備放電を生じさ
せることができ、放電ガスに発光物質が含まれていない
場合であっても、容易に始動できることになる。また、
補助電極は単極であるから、予備放電は一端が補助電極
に拘束されているが他端は自由端になるのであって、誘
導コイルの周囲に生じる高周波磁界によって発生する放
電プラズマが走る方向と予備放電の生じる方向とが異な
っていても、予備放電を点灯時に放電プラズマが走る方
向に移行させるのは容易であり、一対の補助電極を対向
して配置している場合に比較して、始動に要するエネル
ギーが小さくなるのである。さらに、第1の高周波電源
と第2の高周波電源とを各別に設け、第2の高周波電源
の出力電圧を、補助電極への印加電圧の大地に対する振
幅値が十分に大きくなるように設定しているので、各高
周波電源の設計が容易になり、予備放電が生じるのに十
分な高周波電圧を補助電極に印加し、また、アーク放電
が生じるのに十分な高周波電流を誘導コイルに通電する
ことができるのである。ここにおいて、予備放電には、
比較的高い電圧が要求されるから、第2の高周波電源の
出力電圧を、大地に対する振幅値が十分に大きくなるよ
うに設定しているのである。
According to the first aspect of the present invention, a single-pole auxiliary electrode capable of generating a string-like preliminary discharge in the bulb by applying a high-frequency voltage is provided near the outer wall surface of the bulb and in the bulb. Since it is provided at a position where it is electrostatically coupled to the space, a preliminary discharge can be generated by the auxiliary electrode before the high-frequency current is applied to the induction coil to excite and discharge the discharge gas. Even if it is not included, it can be easily started. Also,
Since the auxiliary electrode is monopolar, one end of the preliminary discharge is constrained by the auxiliary electrode but the other end is a free end, and the direction in which the discharge plasma generated by the high-frequency magnetic field generated around the induction coil runs. Even if the direction of the preliminary discharge is different, it is easy to shift the preliminary discharge to the direction in which the discharge plasma runs at the time of lighting. The energy required for this is reduced. Further, the first high-frequency power supply and the second high-frequency power supply are separately provided, and the output voltage of the second high-frequency power supply is set so that the amplitude value of the voltage applied to the auxiliary electrode with respect to the ground is sufficiently large. Therefore, it is easy to design each high-frequency power supply, apply a high-frequency voltage to the auxiliary electrode sufficient to generate a preliminary discharge, and apply a high-frequency current to the induction coil sufficient to generate an arc discharge. You can. Here, the preliminary discharge includes
Since a relatively high voltage is required, the output voltage of the second high-frequency power supply is set so that the amplitude value with respect to the ground becomes sufficiently large.

【0012】しかも、第2の高周波電源が、インダクタ
とコンデンサとを並列接続した並列共振回路を出力回路
として備え、インダクタのインダクタンス成分が十分に
大きくなるように第2の高周波電源の出力回路として
並列共振回路の定数を設定しているので、並列共振回路
の両端電圧が高くなり、補助電極に対して十分に高い電
圧を印加することができて、予備放電を生じやすくな
り、結果的に始動性が向上するのである。請求項の構
成によれば、第2の高周波電源の出力周波数を、第1の
高周波電源の出力周波数よりも高く設定しているので、
補助電極とバルブ内の放電ガスとの間のインピーダンス
が小さくなり、予備放電が生じやすくなるのであって、
始動性が向上するのである。
Moreover, the second high-frequency power supply is an inductor.
Output circuit is a parallel resonant circuit in which a capacitor and a capacitor are connected in parallel.
As an output circuit of the second high-frequency power supply so that the inductance component of the inductor becomes sufficiently large .
Since the constant of the parallel resonance circuit is set, the voltage between both ends of the parallel resonance circuit becomes high, and a sufficiently high voltage can be applied to the auxiliary electrode, so that the preliminary discharge is easily generated, and as a result, the starting is started. The quality is improved. According to the configuration of claim 2 , the output frequency of the second high-frequency power supply is set higher than the output frequency of the first high-frequency power supply.
The impedance between the auxiliary electrode and the discharge gas in the bulb is reduced, and the preliminary discharge is likely to occur,
Startability is improved.

【0013】[0013]

【実施例】(実施例1) 図1に示すように、バルブ1は石英ガラス等の透光性材
料によって球状に形成され、放電ガスとしてキセノンガ
スを100Torr封入してある。バルブ1を包むように仮
想的に設定した円筒の外周に巻線を巻回した形で誘導コ
イル2が形成される。ここでは、誘導コイル2は3ター
ン巻回されているが、ターン数はとくに限定されるもの
ではなく、1ターン以上巻回されていればよい。バルブ
1の外壁面付近には、単極の補助電極3が配置される。
補助電極3は、たとえば、金属箔によって一辺が10m
mの正方形として形成され(つまり、導電性材料により
箔状に形成され)、バルブ1の外壁面に被着ないし近接
して配置される。また、補助電極3の位置は、本実施例
では誘導コイル2に対して仮想的に設定した円筒の軸方
向の一端側としているが、これに限定されるものではな
い。
(Embodiment 1) As shown in FIG. 1, the bulb 1 is formed in a spherical shape with a translucent material such as quartz glass, and is filled with xenon gas as a discharge gas at 100 Torr. The induction coil 2 is formed in a form in which a winding is wound around the outer circumference of a cylinder virtually set to enclose the valve 1. Here, the induction coil 2 is wound three turns, but the number of turns is not particularly limited, and it is sufficient that the induction coil 2 is wound one or more turns. A monopolar auxiliary electrode 3 is arranged near the outer wall surface of the bulb 1.
The auxiliary electrode 3 is, for example, 10 m on a side by a metal foil.
m square (ie, depending on the conductive material
Formed in a foil shape), and is attached to or close to the outer wall surface of the bulb 1. In the present embodiment, the position of the auxiliary electrode 3 is set at one end in the axial direction of the cylinder virtually set with respect to the induction coil 2, but is not limited to this.

【0014】誘導コイル2は、第1の高周波電源4aか
ら高周波電流が通電されて高周波磁界を発生し、この高
周波磁界がバルブ1の内部の放電ガスに作用することに
よって、放電ガスが励起され発光するようになってい
る。また、高周波磁界によってバルブ1の中には回転電
界が生じるのであり、この回転電界によりバルブ1の中
に生じた放電プラズマはバルブ1の中で回転する。補助
電極3は、接続線を介して第2の高周波電源4bから高
周波電圧が印加されており、補助電極3の周囲に生じる
高周波電界によって、バルブ1の中にはひも状の予備放
電が生じるようになっている。すなわち、補助電極3の
周囲に生じた高周波電界によって加速された電子が、放
電ガスの原子に衝突して電離させることによって予備放
電が生じるのである。このような予備放電は、補助電極
3が単極であることから、一端は補助電極3に拘束され
るが、他端は自由端となるのであり、比較的自由に移動
できるものである。ここにおいて、第1の高周波電源4
aや第2の高周波電源4bは、高周波出力を得る高周波
発振部、高周波出力を電力増幅する増幅部、誘導コイル
2や補助電極3とのインピーダンスの整合を行うマッチ
ング部などを備えている。また、第2の高周波電源4b
は、補助電極3と大地との間に高周波電圧を印加するよ
うになっている。第2の高周波電源4bは、発振部AC
の出力を、インダクタLとコンデンサCとを並列接続し
た並列共振回路からなる出力回路を通して補助電極3に
印加する。ここで、並列共振回路の共振周波数fは、イ
ンダクタLとコンデンサCとによって、f=1/2π
(LC)1/2 と表され、理想的な共振状態ではインダク
タLの両端電圧は無限大になるのであるが、実際には抵
抗成分などの存在によって、インダクタLの両端電圧は
インダクタLのインダクタンスによって決定されること
になる。図2に補助電極3に20Wを入力する際のイン
ダクタンスに対するインダクタLの両端電圧の関係を示
す。図2より明らかなように、インダクタンスが大きい
ほどインダクタLの両端電圧を高くとることができるの
である。一方、補助電極3に印加する高周波電圧は大地
に対して高い電圧であるほど予備放電が容易に生じるか
ら、並列共振回路を構成するインダクタLのインダクタ
ンスを十分に大きくして予備放電が生じやすくなるよう
に、インダクタLとコンデンサCとの定数を決定するの
である。図3にインダクタLのインダクタンスと誘導コ
イル2への始動最低入力電力との関係を示す。図3より
明らかなように、インダクタンスが大きいほど誘導コイ
ル2への始動最低入力電力が小さくなることがわかる。
The induction coil 2 is supplied with a high-frequency current from the first high-frequency power supply 4a to generate a high-frequency magnetic field. The high-frequency magnetic field acts on the discharge gas inside the bulb 1, thereby exciting the discharge gas and emitting light. It is supposed to. Further, a rotating electric field is generated in the bulb 1 by the high frequency magnetic field, and the discharge plasma generated in the bulb 1 by the rotating electric field rotates in the bulb 1. A high-frequency voltage is applied to the auxiliary electrode 3 from the second high-frequency power supply 4b via a connection line, and a high-frequency electric field generated around the auxiliary electrode 3 causes a string-like preliminary discharge to occur in the bulb 1. It has become. That is, the electrons accelerated by the high-frequency electric field generated around the auxiliary electrode 3 collide with the atoms of the discharge gas to ionize them, thereby generating a preliminary discharge. In such a preliminary discharge, one end is restricted by the auxiliary electrode 3 because the auxiliary electrode 3 is monopolar, but the other end is a free end and can move relatively freely. Here, the first high-frequency power supply 4
a and the second high-frequency power supply 4b include a high-frequency oscillator for obtaining a high-frequency output, an amplifier for power-amplifying the high-frequency output, a matching unit for matching the impedance with the induction coil 2 and the auxiliary electrode 3, and the like. Also, the second high-frequency power supply 4b
Are adapted to apply a high-frequency voltage between the auxiliary electrode 3 and the ground. The second high-frequency power supply 4b is connected to the oscillation unit AC
Is applied to the auxiliary electrode 3 through an output circuit composed of a parallel resonance circuit in which an inductor L and a capacitor C are connected in parallel. Here, the resonance frequency f of the parallel resonance circuit is f = 1 / π by the inductor L and the capacitor C.
(LC) 1/2, and the voltage across inductor L is infinite in an ideal resonance state, but the voltage across inductor L is actually the inductance of inductor L due to the presence of a resistance component. Will be determined by FIG. 2 shows the relationship between the inductance when inputting 20 W to the auxiliary electrode 3 and the voltage across the inductor L. As is clear from FIG. 2, the voltage across the inductor L can be increased as the inductance increases. On the other hand, as the high-frequency voltage applied to the auxiliary electrode 3 is higher with respect to the ground, the preliminary discharge is more easily generated. Therefore, the inductance of the inductor L constituting the parallel resonance circuit is made sufficiently large, so that the preliminary discharge is easily generated. Thus, the constant between the inductor L and the capacitor C is determined. FIG. 3 shows the relationship between the inductance of the inductor L and the minimum starting input power to the induction coil 2. As is clear from FIG. 3, it can be seen that the minimum starting input power to the induction coil 2 decreases as the inductance increases.

【0015】上述のように構成された無電極放電灯を点
灯させるには、まず、補助電極3に高周波電圧を印加し
て、予備放電を生じさせる。予備放電は補助電極3から
次第に伸びてバルブ1のほぼ反対側に到達する。ここ
で、誘導コイル2に高周波電流を通電すると、誘導コイ
ル2の周囲に生じた高周波磁界によって生じる回転電界
に沿うように予備放電の自由端が誘導され、ループ状の
放電路が形成される。その後、ループがつながると、ア
ーク放電に移行して放電プラズマが生じ、放電ガスの励
起により強い発光が生じて点灯状態になるのである。点
灯状態に移行した後には、補助電極3への高周波電圧の
印加は不要になる。ここにおいて、誘導コイル2への高
周波電流は、予備放電が生じた後に与えているが、補助
電極3に高周波電圧を印加するのと同時に、誘導コイル
2に高周波電流を通電しておき、予備放電が生じた後に
誘導コイル2への高周波電流を増加させるようにしても
よい。
To turn on the electrodeless discharge lamp configured as described above, first, a high-frequency voltage is applied to the auxiliary electrode 3 to generate a preliminary discharge. The preliminary discharge gradually extends from the auxiliary electrode 3 and reaches almost the opposite side of the bulb 1. Here, when a high-frequency current is applied to the induction coil 2, the free end of the preliminary discharge is induced along the rotating electric field generated by the high-frequency magnetic field generated around the induction coil 2, and a loop-shaped discharge path is formed. Thereafter, when the loop is connected, the discharge gas shifts to arc discharge to generate a discharge plasma, and the discharge gas is excited to generate a strong light emission to be turned on. After the transition to the lighting state, the application of the high-frequency voltage to the auxiliary electrode 3 becomes unnecessary. Here, the high-frequency current to the induction coil 2 is given after the preliminary discharge has occurred, but at the same time that the high-frequency voltage is applied to the auxiliary electrode 3, the high-frequency current is applied to the induction coil 2 to perform the preliminary discharge. May occur, the high-frequency current to the induction coil 2 may be increased.

【0016】以上説明したように、補助電極3への高周
波電圧の印加によって予備放電を生じさせることがで
き、アーク放電への移行が容易になるのであって、始動
しやすくなるのである。すなわち、予備放電がない場合
に比較すれば、誘導コイル2への初期入力が大幅に低減
されるのであって、始動性が向上するのである。さら
に、補助電極3の電源となる第2の高周波電源4bを、
誘導コイル2の電源である第1の高周波電源4aとは別
に設けたことによって、各電源の設計が容易になり、予
備放電が生じるのに十分な高周波電圧を補助電極3に印
加し、また、アーク放電が生じるのに十分な高周波電流
を誘導コイル2に通電することができるのである。
As described above, the preliminary discharge can be generated by applying the high-frequency voltage to the auxiliary electrode 3, so that the transition to the arc discharge is facilitated and the starting is facilitated. That is, as compared with the case where there is no preliminary discharge, the initial input to the induction coil 2 is greatly reduced, and the startability is improved. Further, a second high-frequency power supply 4b serving as a power supply for the auxiliary electrode 3 is
By providing the power supply for the induction coil 2 separately from the first high-frequency power supply 4a, the design of each power supply is facilitated, and a high-frequency voltage sufficient to cause a preliminary discharge is applied to the auxiliary electrode 3. Thus, a high frequency current sufficient to cause arc discharge can be supplied to the induction coil 2.

【0017】ここに、放電ガスとしては、キセノンガス
に代えて、他の単一気体や混合気体を用いてもよい。ま
た、補助電極の位置、大きさ、形状については、とくに
限定されるものではない (実施例2) 本実施例では、放電ガスとして、希ガスに発光物質とし
ての金属や金属のハロゲン化物を混合したものを用い
る。金属と金属のハロゲン化物は単体でもまた混合物で
もよい。たとえば、NaI−TaI−InIなどを希ガ
ス混合する。
Here, xenon gas is used as the discharge gas.
Instead, another single gas or a mixed gas may be used. Ma
In particular, regarding the position, size, and shape of the auxiliary electrode,
Not limited.  Example 2 In this example, a rare gas was used as a discharge gas and a luminescent material was used.
Using a mixture of all metals and metal halides
You. Metals and metal halides can be used alone or in mixtures.
Is also good. For example, NaI-TaI-InI etc.
Mix.

【0018】このような発光物質を混合した放電ガスを
用いると、アーク放電に移行した直後は、希ガスの励起
発光が生じるのであって、希ガスがキセノンであれば白
色の光が生じることになる。その後、発光物質の蒸気圧
が上昇し、発光物質による発光色が生じるのである。以
上のようにして、初期状態から高い発光輝度を得ること
ができ、立ち上がりのよい高輝度な無電極放電灯が提供
できるのである。放電ガスの成分を除いて構成は実施例
1と同じである。
When a discharge gas mixed with such a luminescent material is used, excitation light emission of a rare gas is generated immediately after transition to arc discharge, and white light is generated when the rare gas is xenon. Become. Thereafter, the vapor pressure of the luminescent substance increases, and a luminescent color is generated by the luminescent substance. As described above, high emission luminance can be obtained from the initial state, and a high-intensity electrodeless discharge lamp with good startup can be provided. Except for the components of the discharge gas, the configuration is the same as that of the first embodiment.

【0019】(実施例3)本実施例は、第2の高周波電
源4bの出力周波数を第1の高周波電源4aの出力周波
数に対して高く設定したものであって、第2の高周波電
源4bの出力周波数が高いほど、バルブ1の中の放電ガ
スと補助電極3との間のインピーダンスが小さくなって
電気的結合状態が密になって予備放電が生じやすくなる
のである。ここにおいて、誘導コイル2に通電する高周
波電流の周波数を高くすれば、誘導コイル2のインピー
ダンスが高くなって電流が流れにくくなり、所要の電力
を供給できなくなるから、第1の高周波電源4aの出力
周波数は、あまり高く設定することはできない。したが
って、第1の高周波電源4aの出力周波数は従来通りと
し、第2の高周波電源4bの出力周波数を高く設定する
のである。本実施例の構成は、実施例1と実施例2との
いずれに対しても適用できるものである。
(Embodiment 3) In this embodiment, the output frequency of the second high-frequency power supply 4b is set higher than the output frequency of the first high-frequency power supply 4a. As the output frequency becomes higher, the impedance between the discharge gas in the bulb 1 and the auxiliary electrode 3 becomes smaller, the electrical coupling state becomes denser, and the preliminary discharge is more likely to occur. Here, if the frequency of the high-frequency current supplied to the induction coil 2 is increased, the impedance of the induction coil 2 is increased and the current becomes difficult to flow, and the required power cannot be supplied. The frequency cannot be set too high. Therefore, the output frequency of the first high-frequency power supply 4a is the same as the conventional one, and the output frequency of the second high-frequency power supply 4b is set high. The configuration of the present embodiment can be applied to both the first embodiment and the second embodiment.

【0020】(実施例4)本実施例は、図示していない
が、補助電極3に加えて予備放電を生じやすくさせる補
助手段を設けたものであって、圧電素子などからなる高
電圧発生装置をバルブ1に近接して配置することによっ
て補助手段として用いるものである。この構成では、補
助電極3に高周波電圧を印加したときに、補助手段によ
ってバルブ1の近傍で高電圧を発生させることによっ
て、バルブ1の中で予備放電が生じるのに必要な電離状
態が生じやすくなるのであり、予備放電が生じやすくな
ることによって、始動性が一層高まるのである。本実施
例の構成は、補助電極3を設けても始動が困難な場合に
有効になるのであって、実施例1ないし実施例3のいず
れの構成に対しても適用可能である。
(Embodiment 4) In this embodiment, although not shown, an auxiliary means for facilitating preliminary discharge is provided in addition to the auxiliary electrode 3, and a high-voltage generator comprising a piezoelectric element or the like is provided. Is used as an auxiliary means by disposing it close to the valve 1. In this configuration, when a high-frequency voltage is applied to the auxiliary electrode 3, a high voltage is generated in the vicinity of the bulb 1 by the auxiliary means, so that an ionization state necessary for generating a preliminary discharge in the bulb 1 is easily generated. That is, the pre-discharge is more likely to occur, so that the startability is further improved. The configuration of the present embodiment is effective when starting is difficult even if the auxiliary electrode 3 is provided, and is applicable to any of the configurations of the first to third embodiments.

【0021】[0021]

【発明の効果】請求項1の構成によれば、高周波電圧が
印加されてバルブ内にひも状の予備放電を生じさせるこ
とができる単極の補助電極を、バルブの外壁面付近であ
ってバルブ内の空間に静電結合する位置に設けているの
で、誘導コイルに高周波電流を通電して放電ガスを励起
発光させるのに先立って、補助電極によって予備放電を
生じさせることができ、放電ガスに発光物質が含まれて
いない場合であっても、容易に始動できるという効果を
奏する。また、補助電極は単極であるから、予備放電は
一端が補助電極に拘束されているが他端は自由端になる
のであって、誘導コイルの周囲に生じる高周波磁界によ
って発生する放電プラズマが走る方向と予備放電の生じ
る方向とが異なっていても、予備放電を点灯時に放電プ
ラズマが走る方向に移行させるのは容易であり、一対の
補助電極を対向して配置している場合に比較して、始動
に要するエネルギーが小さくなるという利点がある。さ
らに、第1の高周波電源と第2の高周波電源とを各別に
設け、第2の高周波電源の出力電圧を、補助電極への印
加電圧の大地に対する振幅値が十分に大きくなるように
設定しているので、各高周波電源の設計が容易になり、
予備放電が生じるのに十分な高周波電圧を補助電極に印
加し、また、アーク放電が生じるのに十分な高周波電流
を誘導コイルに通電することができるという効果があ
る。
According to the first aspect of the present invention, a single-pole auxiliary electrode capable of generating a string-like preliminary discharge in the bulb by applying a high-frequency voltage is provided near the outer wall surface of the bulb. Since it is provided at a position where it is electrostatically coupled to the space inside, the auxiliary electrode can generate a preliminary discharge before the high-frequency current is applied to the induction coil to excite and discharge the discharge gas. Even when no luminescent substance is contained, an effect of easily starting can be obtained. In addition, since the auxiliary electrode is monopolar, the preliminary discharge has one end constrained by the auxiliary electrode but the other end free, and discharge plasma generated by a high-frequency magnetic field generated around the induction coil runs. Even if the direction is different from the direction in which the preliminary discharge occurs, it is easy to shift the preliminary discharge to the direction in which the discharge plasma runs at the time of lighting, compared to a case where a pair of auxiliary electrodes are arranged to face each other. This has the advantage that the energy required for starting is reduced. Further, the first high-frequency power supply and the second high-frequency power supply are separately provided, and the output voltage of the second high-frequency power supply is set so that the amplitude value of the voltage applied to the auxiliary electrode with respect to the ground is sufficiently large. So that the design of each high-frequency power supply is easy,
There is an effect that a high-frequency voltage sufficient to generate a preliminary discharge can be applied to the auxiliary electrode, and a high-frequency current sufficient to generate an arc discharge can be supplied to the induction coil.

【0022】しかも、第2の高周波電源が、インダクタ
とコンデンサとを並列接続した並列共振回路を出力回路
として備え、インダクタのインダクタンス成分が十分に
大きくなるように第2の高周波電源の出力回路として
並列共振回路の定数を設定しているので、並列共振回路
の両端電圧が高くなり、補助電極に対して十分に高い電
圧を印加することができて、予備放電を生じやすくな
り、結果的に始動性が向上する。請求項の構成によれ
ば、第2の高周波電源の出力周波数を、第1の高周波電
源の出力周波数よりも高く設定しているので、補助電極
とバルブ内の放電ガスとの間のインピーダンスが小さく
なり、予備放電が生じやすくなるのであって、始動性が
向上する。
Further , the second high-frequency power supply is an inductor.
Output circuit is a parallel resonant circuit in which a capacitor and a capacitor are connected in parallel.
As an output circuit of the second high-frequency power supply so that the inductance component of the inductor becomes sufficiently large .
Since the constant of the parallel resonance circuit is set, the voltage between both ends of the parallel resonance circuit becomes high, and a sufficiently high voltage can be applied to the auxiliary electrode, so that the preliminary discharge is easily generated, and as a result, the starting is started. The performance is improved. According to the configuration of claim 2 , since the output frequency of the second high-frequency power supply is set higher than the output frequency of the first high-frequency power supply, the impedance between the auxiliary electrode and the discharge gas in the bulb is reduced. As a result, the pre-discharge is likely to occur, and the startability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment.

【図2】実施例の原理説明図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of an embodiment.

【図3】実施例の原理説明図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the embodiment.

【図4】従来の無電極放電ランプを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional electrodeless discharge lamp.

【図5】従来の他の無電極放電ランプを用いた構成図で
ある。
FIG. 5 is a configuration diagram using another conventional electrodeless discharge lamp.

【図6】従来のさらに他の無電極放電ランプを示す断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view showing still another conventional electrodeless discharge lamp.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バルブ 2 誘導コイル 3 補助電極 4a 第1の高周波電源 4b 第2の高周波電源 L インダクタ C コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve 2 Induction coil 3 Auxiliary electrode 4a 1st high frequency power supply 4b 2nd high frequency power supply L Inductor C Capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−161361(JP,A) 特開 平4−229598(JP,A) 実開 平1−159356(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 41/24 H01J 61/54 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-55-161361 (JP, A) JP-A-4-229598 (JP, A) JP-A-1-159356 (JP, U) (58) Investigation Field (Int.Cl. 7 , DB name) H05B 41/24 H01J 61/54

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 放電ガスを封入した透光性材料よりなる
バルブの外周に巻線を巻回した誘導コイルに第1の高周
波電源より高周波電流を通電し、バルブ内に封入された
放電ガスに高周波磁界を作用させることによって放電ガ
スを励起発光させる無電極放電灯において、第2の高周
波電源より高周波電圧が印加されてバルブ内にひも状の
予備放電を生じさせることができる単極の補助電極が、
バルブの外壁面付近であってバルブ内の空間に静電結合
する位置に設けられ、第1の高周波電源と第2の高周波
電源とは各別に設けられていて、第2の高周波電源は、
補助電極への印加電圧の大地に対する振幅値が十分に大
きくなるように出力電圧が設定され、インダクタとコン
デンサとを並列接続した並列共振回路を出力回路として
備え、インダクタのインダクタンス成分が十分に大きく
なるように並列共振回路の定数が設定されて成ることを
特徴とする無電極放電灯。
1. A high-frequency current is applied from a first high-frequency power supply to an induction coil having a winding wound around the outer periphery of a bulb made of a light-transmitting material in which a discharge gas is sealed, and a discharge gas sealed in the bulb is supplied to the induction coil. In a non-electrode discharge lamp that excites and emits a discharge gas by applying a high-frequency magnetic field, a high-frequency voltage is applied from a second high-frequency power supply to generate a string-shaped preliminary discharge in the bulb. But,
The first high-frequency power supply and the second high-frequency power supply are provided separately near the outer wall surface of the valve and electrostatically coupled to the space inside the valve, and the second high-frequency power supply is
The output voltage is set so that the amplitude value of the voltage applied to the auxiliary electrode with respect to the ground is sufficiently large , and the inductor and the capacitor are connected.
A parallel resonant circuit connected in parallel with a capacitor is used as the output circuit.
The inductance component of the inductor is sufficiently large
An electrodeless discharge lamp characterized in that a constant of a parallel resonance circuit is set as follows .
【請求項2】 第2の高周波電源は、第1の高周波電源
よりも出力周波数が高く設定されたことを特徴とする請
求項1記載の無電極放電灯
2. The high-frequency power source according to claim 1, wherein the second high-frequency power source is a first high-frequency power source.
The electrodeless discharge lamp according to claim 1, wherein the output frequency is set higher than that of the discharge lamp .
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